Goの豆知識 — HandlerFunc アダプター

1. はじめに

Go では、アダプタパターン（Adapter Pattern） を使って、通常の関数をインターフェース実装としてラップすることができます。
これにより、関数そのものをインターフェースの呼び出し仕様に直接適合させることが可能です。

このパターンの代表的な例は、標準ライブラリ net/http の HandlerFunc です。
HandlerFunc を使うことで、構造体を定義せずに関数を HTTP ハンドラーとして利用できます。

本記事では、まずパターンの原理を説明し、簡易的な Echo 風ルーターを使って実践例を示します。

アダプタパターンは HTTP に限らず、ミドルウェアチェーン、イベントコールバック、タスク実行、戦略パターンなどさまざまな場面で利用できます。HTTP ルーティングはその中で最も一般的な応用例のひとつです。

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2. 背景

• 歴史的背景：
  • Go は 1.0 以降、関数を 第一級オブジェクト（first-class citizen） として扱え、関数型がインターフェースを実装できることをサポートしています
  • 標準ライブラリの net/http は HandlerFunc を最初に導入し、Gin や Echo などのフレームワーク設計のモデルとなりました
• 設計の意図：
  • Go は シンプルさ と コンポジション を重視し、継承による拡張を推奨していません
  • アダプタパターンは、関数とインターフェースの間に橋をかけることで、関数のシンプルさを保ちつつ、インターフェース駆動のフレームワークとシームレスに統合できます
• 解決する課題：
  • 関数や構造体メソッドでも、統一されたインターフェースとして扱える
  • フレームワーク設計における中間処理の統一や登録方式、拡張性を容易にする

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3. 実際に解決できること

• インターフェースの統一：関数やも構造体ハンドラーでも同じように処理できる
• チェーン構築のサポート：ログ、認証、Context などのミドルウェアを柔軟に組み合わせ可能
• 多様な登録方法の統一：異なる形式の関数やオブジェクトも、同じインターフェースを通じて登録できる
• テストの容易さ：関数が直接インターフェースを実装しているため、単体テストが簡単で、サービス全体を起動する必要がない

これらにより、Go フレームワークでは関数ベースのシンプルさを保ちつつ、インターフェース駆動の柔軟な設計が可能になります。

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4. 依存なしでの最小例

package main

import "fmt"

type Handler interface {
    ServeHTTP(data string)
}

// HandlerFunc は関数型
type HandlerFunc func(string)

// HandlerFunc にメソッドを追加して Handler インターフェースに適合
func (f HandlerFunc) ServeHTTP(data string) {
    f(data)
}

type Router struct {
    routes map[string]Handler
}

func NewRouter() *Router {
    return &Router{routes: make(map[string]Handler)}
}

func (r *Router) Handle(path string, h Handler) {
    r.routes[path] = h
}

// HandleFunc は Handle の構文シュガー（syntactic sugar）、明示的な変換を省略
func (r *Router) HandleFunc(path string, f func(string)) {
    r.Handle(path, HandlerFunc(f))
}

// サンプル呼び出し
func (r *Router) Serve(path string, data string) {
    if h, ok := r.routes[path]; ok {
        h.ServeHTTP(data)
    } else {
        fmt.Println("404 Not Found:", path)
    }
}

func main() {
    router := NewRouter()

    // 方法1: 明示的に HandlerFunc を登録
    router.Handle("/hello", HandlerFunc(func(s string) {
        fmt.Println("Hello,", s)
    }))

    // 方法2: HandleFunc を使うと簡潔に登録できる
    router.HandleFunc("/index", func(s string) {
        fmt.Println("Index,", s)
    })

    // 擬似リクエスト
    router.Serve("/hello", "ABC")
    router.Serve("/index", "EFG")
    router.Serve("/notfound", "ZXC")
}

• ポイント：関数を HandlerFunc でラップすることで Handler インターフェースを実装し、独自ルーターに登録可能です。サードパーティの依存は不要です

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5. 実践例：Echo 風ルーター

ミドルウェア

import (
    "context"
    "fmt"
    "net/http"
)

type Middleware func(http.Handler) http.Handler

// Chain では中間ウェアを逆順にラップ、登録順に実行される
func Chain(h http.Handler, m ...Middleware) http.Handler {
    for i := len(m) - 1; i >= 0; i-- {
        h = m[i](h)
    }
    return h
}

func LoggingMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        fmt.Printf("[LOG] %s %s\n", r.Method, r.URL.Path)
        next.ServeHTTP(w, r)
    })
}

func AuthMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        if r.Header.Get("X-Auth") != "secret" {
            http.Error(w, "Forbidden", http.StatusForbidden)
            return
        }
        next.ServeHTTP(w, r)
    })
}

func ContextMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
        ctx := context.WithValue(r.Context(), "user", "Tom")
        next.ServeHTTP(w, r.WithContext(ctx))
    })
}

Router 実装

type Router struct {
    routes     map[string]map[string]http.Handler
    middleware []Middleware
}

func NewRouter() *Router {
    return &Router{routes: make(map[string]map[string]http.Handler)}
}

// ミドルウェア登録
func (r *Router) Use(m Middleware) {
    r.middleware = append(r.middleware, m)
}

func (r *Router) Handle(method, path string, handler http.Handler) {
    if r.routes[method] == nil {
        r.routes[method] = make(map[string]http.Handler)
    }
    handler = Chain(handler, r.middleware...) // 全体ミドルウェアを適用
    r.routes[method][path] = handler
}

// HandleFunc は Handle の構文シュガー（syntactic sugar）
func (r *Router) HandleFunc(method, path string, f func(http.ResponseWriter, *http.Request)) {
    r.Handle(method, path, http.HandlerFunc(f))
}

func (r *Router) ServeHTTP(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    if methodRoutes, ok := r.routes[req.Method]; ok {
        if h, ok := methodRoutes[req.URL.Path]; ok {
            h.ServeHTTP(w, req)
            return
        }
    }
    http.NotFound(w, req)
}

Handler 例

func HelloHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    user, ok := r.Context().Value("user").(string)
    if !ok {
        user = "unknown"
    }
    fmt.Fprintf(w, "Hello, %s!", user)
}

func EchoHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "You hit %s with %s", r.URL.Path, r.Method)
}

サーバー起動

func main() {
    router := NewRouter()
    router.Use(LoggingMiddleware)
    router.Use(AuthMiddleware)
    router.Use(ContextMiddleware)

    router.HandleFunc("GET", "/hello", HelloHandler)
    router.HandleFunc("POST", "/echo", EchoHandler)
    
    // 明示的な登録も可能
    router.Handle("POST", "/echo", http.HandlerFunc(EchoHandler))
	
    fmt.Println("Server running on :8080")
    http.ListenAndServe(":8080", router)
}

• ポイント：全体ミドルウェアを自動で適用し、関数を直接 Handler に適合させることができます。Echo や Gin のようなルーターとミドルウェアチェーンに応用可能です

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6. まとめ

• アダプタパターン は Go で「関数 → インターフェース」の橋渡し役を果たします。
  net/http 標準ライブラリが最初に導入し、現在ではほとんどの Go フレームワークで採用されているベストプラクティスです
• メリット：
  • シンプルな関数を書きながら、フレームワークのインターフェースとスムーズに組み合わせることができる
  • 継承なしで柔軟な拡張、コンポジション設計を実現
  • 単体テストが容易
• 応用例：
  • Web フレームワーク：関数を統一インターフェースに適合させ、ミドルウェアチェーンを簡単に構築
  • RPC や DB ドライバ：ハンドラー、コールバック、プラグイン機構の拡張
  • 単体テスト：関数をインターフェースのモックとして利用
• 注意点：
  • 過剰に使うとインターフェース階層が増え、理解コストが上がる
  • アダプタが多すぎると呼び出しチェーンが長くなり、デバッグが難しくなる

フレームワークレベルでの利用は非常に理にかなっていますが、ビジネスロジック内で頻繁に使うと読みにくくなるため、用途を考えて使い分けることが重要です。

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7. 参考

• Go 標準ライブラリ：net/http HandlerFunc
• Echo ソースコード：router.go#L43